(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空雰囲気中にポリカーボネイト樹脂基板を配置し、
前記真空雰囲気中に有機ケイ素化合物の気体を導入しながら、シリコン酸化物から成る蒸着材料を加熱して蒸気を発生させ、発生した蒸気を前記ポリカーボネイト樹脂基板上に到達させ、炭素を含有するシリコン酸化物薄膜から成る保護膜を形成し、前記保護膜を有する前記ポリカーボネイト樹脂基板から成る車両用窓ガラスを製造する車両用窓ガラス製造方法であって、
前記ポリカーボネイト樹脂基板が配置された基板ホルダに交流電圧を印加しながら、炭素を含有する前記シリコン酸化物薄膜を形成する車両用窓ガラス製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリカーボネイト樹脂基板に、ＳｉＯ2からなる耐摩耗性の高い硬質膜を形成する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリカーボネイト樹脂（ＰＣ）は透明で機械的強度が高いことから、窓用の材料として適しているが、硬度が低いために、傷が付きやすいことが欠点であり、車両用の窓材として用いるための大きな障害となっている。
ＰＣの表面硬化方法として、電子ビーム蒸着法により、ＰＣ表面に厚さ５μｍ〜６μｍのＳｉＯ2蒸着膜を形成することが検討された。しかし、一般的な電子ビーム蒸着法の条件で形成されたＳｉＯ2蒸着膜は、ガラス並みの十分な硬度を有するが、膜の潤滑性が劣るため、テーバー摩耗による摩耗テストを行うと膜に曇り（ヘーズ）が生じる問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２８９１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、ＰＣ上にヘーズに対する耐性の高いＳｉＯ2膜を形成する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、本発明は、真空雰囲気中にポリカーボネイト樹脂基板を配置し、前記真空雰囲気中に有機ケイ素化合物の気体を導入しながら、シリコン酸化物から成る蒸着材料を加熱して蒸気を発生させ、発生した蒸気を前記ポリカーボネイト樹脂基板上に到達させ、炭素を含有するシリコン酸化物薄膜から成る保護膜を形成し、前記保護膜を有する前記ポリカーボネイト樹脂基板から成る車両用窓ガラスを製造する車両用窓ガラス製造方法であって、前記ポリカーボネイト樹脂基板が配置された基板ホルダに交流電圧を印加しながら、炭素を含有する前記シリコン酸化物薄膜を形成する車両用窓ガラス製造方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明により、耐摩耗性に優れたポリカーボネイト樹脂基板の車両用窓ガラスを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に適用できる蒸着装置の一例
【図２】本発明に適用できる蒸着装置の他の例
【図３】本発明の車両用窓ガラスを説明するための図
【図４】HMDSOの分圧と保護膜中の炭素濃度の関係を説明するためのグラフ
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図１、図２の符号１１、１２は、本発明の車両用窓ガラスの形成に使用できる第一、第二の蒸着装置であり、同じ部材には同じ符号を付して説明する。
第一、第二の蒸着装置１１、１２は、真空槽２０をそれぞれ有しており、真空槽２０の内部には、底壁側に蒸着源２１が配置され、その上方位置に基板ホルダ２３が配置されている。
基板ホルダ２３には、ＰＣ基板(ポリカーボネイト樹脂基板)２５が保持されており、蒸着源２１内には、シリコン酸化物(ＳｉＯ2)から成る蒸着材料２２が配置されている。
【０００９】
真空槽２０には真空排気系２８が接続されており、真空槽２０内は所定圧力まで真空排気される。
真空槽２０にはガス導入系２９が接続されている。後述する蒸着方法による薄膜形成は、残留ガスから成る真空雰囲気中と、ガス導入系２９から導入した所定のガス雰囲気から成る真空雰囲気中で行うことができ、本発明では、真空槽２０内が所定圧力まで真空排気された後、ガス導入系２９から有機ケイ素化合物ガスを導入し、真空槽２０内を大気よりも低圧の有機ケイ素化合物ガス雰囲気にし、真空槽２０に配置ＥＢガン３９から蒸着材料２２に電子ビームを照射し、加熱して蒸着材料２２の蒸気を放出させる。ここでは蒸着材料２２として粒状のＳｉＯ2の塊が配置されている。
【００１０】
基板ホルダ２３と蒸着源２１の間にはシャッター２７が配置されており、蒸着源２１から放出された蒸着材料２２の蒸気はシャッター２７に到達し、ＰＣ基板２５表面には到達しない。
【００１１】
第一の蒸着装置１１では、基板ホルダ２３にバイアス電源３０が接続されており、基板ホルダ２３に交流電圧を印加できるようにされている。ここではバイアス電源３０内にはＲＦ電源３３とマッチングボックス３４が配置されており、マッチングボックス３４によってインピーダンスが調節された状態で、ＲＦ電源３３から基板ホルダ２３に交流電圧が印加され、その状態で蒸着材料２２が加熱されてその蒸気が真空槽２０内に放出された後、シャッター２７を蒸着材料２２とＰＣ基板２５の間から移動させ、ＰＣ基板２５を蒸着材料２２に対面させると、ＰＣ基板２５の表面に、導入した有機ケイ素化合物由来の炭素を化学構造中に含有するシリコン酸化物の薄膜が形成される。
【００１２】
バイアス電源３０を動作させず、基板ホルダ２３に交流電圧を印加しない場合でも、炭素を化学構造中に含有するシリコン酸化物の薄膜が形成される。
【００１３】
他方、第二の蒸着装置１２では、真空槽２０にプラズマ化装置４０が設けられており、真空槽２０内に導入した有機ケイ素化合物の気体の一部をプラズマ化し、そのプラズマがＰＣ基板２５の表面に到達するように構成されている。
【００１４】
プラズマ化装置４０は、ここでは、ＲＦコイル４５と、ＲＦコイル４５にマッチングボックス４４を介して接続されたＲＦ電源４３とで構成されており、ＲＦコイル４５は、真空槽２０内で、基板ホルダ２３と、蒸着源２１内の蒸着材料２２との間に配置され、シャッター２７を開けると、ＲＦコイル４５で取り囲まれた領域を挟んで、ＰＣ基板２５と蒸着材料２２とが対面するように構成されている。
【００１５】
ＲＦ電源４３によってマッチングボックス４４を介してＲＦコイル４５に交流電圧を印加し、ＲＦコイル４５に交流電流を流すと、ＲＦコイル４５で取り囲まれた領域に交番磁界が形成され、ＲＦコイル４５で取り囲まれた領域に導入した反応ガスがプラズマにされる。
蒸着源２１から放出された蒸着材料２２の蒸気がＲＦコイル４５で取り囲まれた領域を通過してＰＣ基板２５表面に到達すると、プラズマ内又はＰＣ基板２５の表面でプラズマと反応し、導入した有機ケイ素化合物由来の炭素を化学構造中に含有するシリコン酸化物が生成され、その薄膜がＰＣ基板２５上に形成される。
【００１６】
＜実施例１＞
図１の第一の蒸着装置１１を用い、バイアス電源３０を動作させず、ガス導入系２９から気体状の有機ケイ素化合物を導入しながら蒸着源２１から蒸着材料２２の蒸気を放出させ、ＰＣ基板２５表面に炭素含有ＳｉＯ2薄膜から成る保護膜を形成した。
【００１７】
本実施例１及び下記実施例２、３では、用いた有機ケイ素化合物はＨＭＤＳＯ（ヘキサメチルジシロキサン）であり、それを加熱して発生した蒸気を真空槽２０内に導入した（ＨＭＤＳＯ反応性蒸着）。真空槽２０内に酸素ガスは導入していない。
図３の符号１は、得られた車両用窓ガラスであり、ＰＣ基板２５表面に、炭素含有ＳｉＯ2薄膜から成る保護膜３が配置されている。
【００１８】
この車両用窓ガラス１の保護膜３表面に、「ＴＡＢＥＲ摩耗試験機」ＭＯＤＥＬ５１３５(ダイトエレクトロン株式会社製)によって、荷重；５００ｇ、回転数；１０００回の条件で試験用のホイールを当接させ、保護膜３の耐摩耗性試験を行い、ヘーズメータによってヘーズ(ヘーズ：曇りの測定結果、濁度)を測定した。
成膜条件と測定結果を下記表１に示す。下記実施例２、３と比較例の耐摩耗性試験と測定の条件は実施例１と同じである。
【００１９】
【表１】
0005514526.tif 000002
【００２０】
下記比較例と対比させると、ＳｉＯ2の蒸着中にＨＭＤＳＯを導入することによって、保護膜３の耐摩耗性が５％まで大幅に改善され、自動車用窓に適用可能なレベルに近い結果である。シリコン酸化物(ＳｉＯ2)膜に含有される炭素がシリコン酸化物(ＳｉＯ2)と強く結合し、シリコン酸化物間の結合強度を高めているためと考えられる。
【００２１】
＜実施例２＞
図１の第一の蒸着装置１１を用い、基板ホルダー２３にＲＦ電力を印加しながら、真空槽２０内にＨＭＤＳＯを導入し、ＰＣ基板２５の表面に保護膜３を形成した（ＲＦバイアスイオンプレーティング）
成膜条件と測定結果を下記表２に示す。
【００２２】
【表２】
0005514526.tif 000003
【００２３】
ヘーズが２．５％にまで低減しており、実施例１の反応性蒸着法よりも膜の耐摩耗性が改善されている。
【００２４】
＜実施例３＞  
図２の第二の蒸着装置１２を用い、ＲＦコイル４５に通電しながら真空槽２０内にＨＭＤＳＯの気体を導入し、ＨＭＤＳＯのプラズマを生成しながら蒸着材料２２を加熱してその蒸気を放出させ、ＰＣ基板２５の表面に保護膜３を形成した（ＲＦ反応性蒸着（ＲＦイオンプレーティング））。
成膜条件と測定結果を下記表３に示す。
【００２５】
【表３】
0005514526.tif 000004
【００２６】
ヘーズが３．８％まで低減されており、実施例１の反応性蒸着法による車両用窓ガラス１よりも保護膜３の耐摩耗性が改善された。
【００２７】
＜比較例＞
第一の蒸着装置１１を用い、バイアス電源３０を動作させず、ガス導入系２９から酸素ガスを導入しながら蒸着材料２２を加熱してその蒸気を放出させ、ＰＣ基板２５表面にＳｉＯ2薄膜を形成した。ＨＭＤＳＯガスは導入していない。
成膜条件と測定結果を下記表４に示す。
【００２８】
【表４】
0005514526.tif 000005
【００２９】
耐摩耗試験の結果、膜の曇り（ヘーズ）は３０％に達し、自動車用窓ガラスには適さないことが分かる。
【００３０】
なお、以上の本実施例１〜３ではＨＭＤＳＯを用いたが、ＨＭＤＳＯに限定されるものではなく、ＨＭＤＳＯ以外の有機ケイ素化合物の気体を真空槽２０内に導入しながら保護膜３を形成しても、実施例１〜３と同じ成膜条件ではそれぞれ実施例１〜３と同様の耐摩耗性を有する保護膜３が得られる。
【００３１】
ＨＭＤＳＯを真空槽２０内に導入して保護膜３を形成する場合、真空雰囲気中に、ＨＭＤＳＯの気体に加えて酸素ガスも導入したところ、形成された保護膜は２時間の煮沸で密着性が悪化した。
【００３２】
上記実施例３では、ＲＦコイル４５を用い、交番磁界によって導入した有機ケイ素化合物をプラズマ化したが、有機ケイ素化合物をプラズマ化するプラズマ化装置４０は、ＲＦコイル４５を有するものに限定されるものではなく、例えば、真空槽内に配置した電極に交流電圧を印加して有機ケイ素化合物のプラズマを生成する装置でもよく、更に、その他の手段によって真空槽２０内に導入した有機ケイ素化合物のプラズマを生成する装置であってもよい。
また、上記実施例では、ポリカーボネイト樹脂基板２５の表面に保護膜３を形成したが、ポリカーボネイト樹脂基板２５と保護膜３との間に、密着性を高める薄膜等、他の薄膜を配置してもよい。
【００３３】
＜測定例＞
次に、実施例と同様に、第一の蒸着装置１１を用い、基板ホルダー２３にＲＦ電力を印加しながら真空槽２０内にＨＭＤＳＯを導入してＰＣ基板２５の表面にＳｉＯ2膜を形成する際に、ＰＣ基板２５毎にＨＭＤＳＯの導入量を変え、異なる真空槽２０内のＨＭＤＳＯ分圧中で炭素含有量が異なる保護膜３を形成した。
ＨＭＤＳＯ分圧値、形成された保護膜３中の炭素含有量、ヘーズ度の関係を下記表５に示す。ＨＭＤＳＯ分圧値と炭素含有量の関係は図４のグラフにも示す。
【００３４】
【表５】
0005514526.tif 000006
【００３５】
表中、Ｃ濃度(mol%)は、保護膜の単位体積当たりの、(保護膜中の炭素原子数)／(保護膜中の炭素、酸素、Ｓｉの合計の原子数)  の値である。
保護膜３の炭素濃度は高い方がヘーズが小さく、ＳｉＯ2の蒸気によってＳｉＯ2の薄膜が形成できる範囲内で、シロキサン等の有機ケイ素化合物の分圧を大きくするのがよい。
【００３６】
次に、本発明の上記実施例１で得られた保護膜３と、実施例２で、基板ホルダ２３への投入電力(表中「RF Power」)をＰＣ基板２５毎に変えて形成した保護膜３の密着性を測定した。その測定結果を下記表６に示す。
【００３７】
【表６】
0005514526.tif 000007
【００３８】
「初期密着性」は、温水又は沸騰水に浸漬する前の密着性であり、「煮沸」は、沸騰水に２時間浸漬した後の密着性であり、「耐水性」は、６０℃の温水に１５０時間浸漬した後の密着性を示している。
密着性の測定は、保護膜３に切れ目を形成して粘着シートを貼付した後、粘着シートを引き剥がしたときに保護膜３がＰＣ基板２５から剥離した場合を×とし、ＰＣ基板２５上に残った場合を○として記載した。
【００３９】
表に記載した結果から、保護膜３が煮沸に対する耐性を必要とする場合は、基板ホルダ２３には、ＰＣ基板２５の成膜面(ＰＣ基板２５の片面)の単位面積１ｃｍ2当たり０．１Ｗ(０．１Ｗ／ｃｍ2)以上の交流電力を投入することが望ましいことが分かる。
【符号の説明】
【００４０】
２２……シリコン酸化物（蒸着材料）
２３……基板ホルダ
２５……ポリカーボネイト樹脂基板
【図１】
0005514526.tif 000008
【図２】
0005514526.tif 000009
【図３】
0005514526.tif 000010
【図４】
0005514526.tif 000011